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本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
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題 目：車床C6140A撥叉機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)中心：
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專 業(yè)：
年 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué) 生：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
II
車床C6140A撥叉機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì)
內(nèi)容摘要
在機(jī)械制造批量生產(chǎn)中根據(jù)加工工件的工藝要求，合理地使用夾具是充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用、保證產(chǎn)品質(zhì)量、縮短輔助時(shí)間、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的重要手段。同時(shí)，使用夾具還有助于工人掌握復(fù)雜或精密零件的加工質(zhì)量及解決較為復(fù)雜的工藝問(wèn)題等，因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造行業(yè)中占有十分重要的地位。
本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次夾具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是以大連機(jī)床集團(tuán)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的C620普通車床為設(shè)計(jì)原型，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)和鉆研，對(duì)C620普通車床的機(jī)械加工工藝方案的分析和設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；工藝；切削；夾具設(shè)計(jì)；工時(shí)
目 錄
內(nèi)容摘要 I
引 言 1
1 概述 2
2 設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明 3
2.1 零件的作用 3
2.2 零件的工藝分析 3
（二）、零件的工藝分析： 3
3 工藝路線的制定 4
3.1 工藝路線的擬訂 4
3.2 確定毛坯的制造形式 26
3.3 基準(zhǔn)的選擇 27
3.4 具體分析 28
3.5 工藝路線的擬訂 28
3.6 工藝卡的填寫(xiě) 29
3.7 有效功率的計(jì)算 29
4 夾具的設(shè)計(jì) 30
4.1 工序夾具的確定 30
4.2 夾具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算 31
4.3 夾具裝配 32
4.4 夾具經(jīng)濟(jì)性分析 32
結(jié)論 34
參考文獻(xiàn) 35
引 言
本次設(shè)計(jì)的題目是“車床撥叉機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)”。這個(gè)題目是傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課題，在做這個(gè)設(shè)計(jì)題目過(guò)程中，涉及了很多工藝規(guī)程設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。
本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是：制定一給定的零件（車床撥叉）的機(jī)械加工工藝及就加工該零件的某一道工序（鉆孔）的夾具設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：
毛坯零件綜合圖一張；
夾具裝配圖1張；
夾具體圖1張；
工序卡的編訂、 繪制；
論文1份；
1 概述
本次設(shè)計(jì)任務(wù)需完成毛坯選擇、編排加工工藝、工裝夾具設(shè)計(jì)、撰寫(xiě)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，以及圖紙繪制等工作，圖紙說(shuō)明如下：
1．毛坯—零件綜合圖 1張
2．夾具裝配圖 1張
3．說(shuō)明書(shū) 1份
2 設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明
2.1 零件的作用
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì),是在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)及夾具設(shè)計(jì)原理課程，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)取得感性知識(shí)后進(jìn)行的一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計(jì)中能初步學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用以前所學(xué)過(guò)的全部課程，并且獨(dú)立完成的一項(xiàng)工程基本訓(xùn)練。同時(shí)，也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)達(dá)到以下目的：
1、能熟練的運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本理論和夾具設(shè)計(jì)原理的知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及合理制訂工藝規(guī)程等問(wèn)題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
2、通過(guò)對(duì)零件某道工序的夾具設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)工藝裝備設(shè)計(jì)的一般方法。通過(guò)學(xué)生親手設(shè)計(jì)夾具（或量具）的訓(xùn)練，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。
3、課程設(shè)計(jì)過(guò)程也是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，并學(xué)會(huì)使用手冊(cè)、查詢相關(guān)資料等，增強(qiáng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的獨(dú)立工作能力。
2.2 零件的工藝分析
題目給定的零件是CA6140撥叉（見(jiàn)附圖1）它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為18+0.0120mm的槽尺
寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑
移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙
很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精
度。所以，寬度為18+0.0120mm的槽和滑
移齒輪的配合精度要求很高。
（二）、零件的工藝分析：
CA6140撥叉共有兩組加工表面。
1. 以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面
這一組面包括?25+0.230mm的六齒方花鍵孔、?22+0.280花鍵底孔兩端的2X150到角和距中心線為27mm的平面。
2. 以工件右端面為基準(zhǔn)的8+0.030 mm的槽和18+0.120mm的槽
經(jīng)上述分析可知， 對(duì)于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。
3 工藝路線的制定
3.1 工藝路線的擬訂
方案一
工序：
1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端15°倒角。
2. 粗、精銑削B面。
3. 銑削8+0.030mm的槽。
4. 銑削18+0.0120mm的槽。
5. 拉花鍵。
方案二
工序：
1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端15°倒角。 以Ф40mm圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車床及三爪卡盤(pán)夾具。
2. 拉花鍵。以A面為基準(zhǔn)，
3. 銑削槽B面。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床加專用夾具
4. 銑削8+0.030mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床加專用夾具。
5. 銑削18+0.0120mm的槽。以花鍵的中心線及A面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床加專用夾具。
方案分析：
上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很難對(duì)工件進(jìn)行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的3.4.5道工序很容易對(duì)工件進(jìn)行定位與加緊即以花鍵中心線和A面作為3.4.5道工序的定位基準(zhǔn)。此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，所以采用方案二比較合理。
以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)附表1“機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片”
3.2 確定毛坯的制造形式
1）毛坯的選擇
由于零件是中批生產(chǎn)，故優(yōu)先考慮鍛、鑄件，可提高生產(chǎn)率，降低成本，
又考慮到零件的力學(xué)性能、形狀及大小，故采用鑄件。
2）毛坯余量和加工余量的確定
加工余量的大小不僅直接影響毛坯尺寸，而且影響到工藝裝備（如鍛模、夾具等）的尺寸，設(shè)備的調(diào)整，切削用量的選擇，材料消耗工藝定額和加工工時(shí)定額等。如果余量留大了，既浪費(fèi)材料又浪費(fèi)工時(shí)、工具和動(dòng)力；如果留小了，由于加工過(guò)程中的應(yīng)力變形和熱變形等影響，可能會(huì)由于余量不足而導(dǎo)致工件報(bào)廢，因此，在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)確定合理的加工余量是十分重要的。
機(jī)械加工中毛坯尺寸與其零件尺寸之差，稱為毛坯余量，加工余量的大小，取決于各加工過(guò)程中各個(gè)工序應(yīng)切除的金屬層總和，以及毛坯尺寸與規(guī)定的公稱尺寸間的偏差值。
毛坯余量的確定：根據(jù)毛坯的鑄造精度，鑄件最大尺寸，該面的公稱尺寸，及該面在砂箱中所處的位置，可由《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》中查出。
但在本次設(shè)計(jì)中，毛坯余量由各工序切削余量計(jì)算出。每道工序中切去金屬的厚度就是該道工序的加工余量。加工余量的確定可由《機(jī)械加工余量手冊(cè)》中查出，其選用原則為：
a. 應(yīng)有充分的加工余量，加工余量應(yīng)能保證得到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度及精度；
b. 決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到零件的熱處理時(shí)引起的變形，否則可能產(chǎn)生廢品；
c. 決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到所采用的加工方法和設(shè)備，以及加工過(guò)程中零件可能發(fā)生的變形；
d. 決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到被加工零件的大小，零件越大，則加工余量也越大，因?yàn)榱慵某叽缭龃蠛螅汕邢髁?，?nèi)應(yīng)力等引起的變形的可能性也增加；
e. 在考慮上述各項(xiàng)后，盡量采用最小的加工余量，以求縮短加工時(shí)間，并降低零件的制造費(fèi)用。
加工余量應(yīng)包括：
a. 上工序的表面粗糙度（Ra）
b. 上工序的表面破壞層（Da）
c. 上工序的尺寸公差（Ta）
d. 需要單獨(dú)考慮的誤差（ρa(bǔ)）
e. 本工序的安裝誤差（εb）
實(shí)際生產(chǎn)中的加工余量，很少采用計(jì)算法，而大多是由工廠經(jīng)驗(yàn)估計(jì)和查閱一般的機(jī)械加工手冊(cè)決定，而本工藝規(guī)程加工余量的制定則參照《機(jī)械加工余量手冊(cè)》而定。在本工藝規(guī)程中，鑄件采用機(jī)器造型，木模，精度等級(jí)選7級(jí)，查表12-2表12-3得：毛坯件側(cè)面、頂面的加工余量為4㎜，而底面有4㎜高的一個(gè)臺(tái)階面，考慮鑄造方便，故其底面余量取大一些，使其表面為一平面，底面加工余量為8㎜；孔均為鉆出。
繪制零件—毛坯綜合圖
零件—毛坯綜合圖詳細(xì)見(jiàn)圖紙。
3.3 基準(zhǔn)的選擇
1.粗基準(zhǔn)的選擇：
1） 保證工件加工表面相對(duì)于不加工表面具有一定位置精度的原則：被加工零件上如有不加工表面應(yīng)選不加工表面作粗基準(zhǔn)，這樣可以保證不加工表面對(duì)于加工表面具有較為精確的相對(duì)位置關(guān)系。
2） 合理分配加工余量的原則：從保證重要表面加工余量均勻考慮，應(yīng)選擇重要表面作粗基準(zhǔn)。
3） 便于裝夾的原則：為使工件定位穩(wěn)定，夾緊可靠，要求所選用的粗基準(zhǔn)盡可能平整、光潔、不允許有鍛造飛邊、鍛造澆冒口切痕或其它缺陷，并有足夠的支撐面積。
4） 粗基準(zhǔn)不得重復(fù)使用的原則： 在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)只允許使用一次。
2.精基準(zhǔn)的選擇原則：
1） 基準(zhǔn)重合原則 應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，這樣可以避免由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。
2） 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則 應(yīng)盡可能選擇用同一組精基準(zhǔn)加工工件上盡可能多的加工表面，以保證各加工表面之間的相對(duì)位置關(guān)系。
3） 互為基準(zhǔn)原則 當(dāng)工件上兩個(gè)加工表面之間位置精度要求比較高時(shí)，可以采用兩個(gè)加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法。
4） 自為基準(zhǔn)原則 一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為基準(zhǔn)。
3.4 具體分析
1． 零件作用：本零件作為撥叉用。
2． 零件材料：本零件材料為HT20-40。
3． 零件熱處理要求：由于本零件為鑄件，需要進(jìn)行時(shí)效處理。
4． 零件技術(shù)要求：
本零件需加工的表面為：A面、C面、F面、D面、E面、L孔、B孔、G孔、H孔。其中L孔，B孔不但本身尺寸精度、表面粗糙度有較高要求，而且位置精度也有一定要求。（詳細(xì)見(jiàn)工件零件圖）
5． 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：對(duì)稱性較好。
6． 加工出該工件所用的加工方法主要有：銑削加工，鉆、锪、擴(kuò)、鉸削加工。
7． 零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：分析得知，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是 面、 面。
3.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序 Ⅰ ：車削A面。
1．加工條件。
工件材料：灰口鑄鐵HT200。 σb=145 MPa。鑄造。
加工要求：粗、半精車A面并保證28mm的工序尺寸，Ra=3.2μm
機(jī)床C3163-1。轉(zhuǎn)塔式六角臥式車床。
刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15
2、計(jì)算切削用量。
（1）已知長(zhǎng)度方向的加工余量為3±0.8mm 。實(shí)際端面的最大加工余量為3.8mm 。故分二次加工（粗車和半精車）。長(zhǎng)度加工公差I(lǐng)T １２級(jí) 取-0.46 mm （入 體方向）
（2）進(jìn)給量、根據(jù)《切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第3版）表1.4 當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,ａｅ≤３mm時(shí)，以及工件直徑為Φ60mm時(shí)（由于凸臺(tái)B面的存在所以直徑取Φ60mm）
?=0.6-0.8mm/ｒ.
按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書(shū) 取?=0.6 mm/n。
由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以k=0.75—0.85 所以：實(shí)際進(jìn)給量f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ
按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書(shū) ?＝0.53ｍｍ／ｒ
（3）計(jì)算切削速度。按《切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27 ，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）
刀具材料YG6
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系數(shù)Ko見(jiàn)《切削手冊(cè)》表1.28
kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81
∴Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=46.9(m/min)
（4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）
按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書(shū) ｎ＝200 r／min
所以實(shí)際切削速度V=40.8m/min
（5）切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1
由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為了切除硬皮表層以及為下一道工步做好準(zhǔn)備
Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0
2、精車
1) 已知粗加工余量為0.5mm。
2) 進(jìn)給量f. 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.6 ， f=0.15－0.25mm/r 按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書(shū)?。妫?.16 mm/r
計(jì)算切削速度 按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
=158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97
=83.85(m/min)
3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按C3163－１ 車床說(shuō)明書(shū) 取nw=400（r/min）
實(shí)際切削速度V=57.1m/min
4) 切削工時(shí)，查《工藝手冊(cè)》表6.2-1
Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min）
由于下一道工序是鉆孔，所以留下?20mm的臺(tái)階，所以L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0
3、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角。
（1）、鉆孔
鉆頭選擇：見(jiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2
鉆頭幾何形狀為（表2.1及表2.2）：雙錐修磨具刃，鉆頭參數(shù)：
ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°,
Ψ=55°,b=2mm，=4mm。
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2-9確定f=0.48
ａ、按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.9 ,當(dāng)σb＝210MPa
ｄ0＝20.5mm 可確定f=0.75。
按C3163-1 車床說(shuō)明書(shū) 取 f=0.62mm/n.
ｂ、 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 表2.21，當(dāng)do=20mm、鉆頭最大磨損量取0.6 壽命T=45min.
ｃ、切削速度 由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2.15得 Ｖ=21m/min
n=1000V/D=334.4 由機(jī)床技術(shù)資料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min
取n=280m/min. 實(shí)際Ｖ=17 m/min
ｄ、 基本工時(shí)，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
入切量及超切量由表2.29. 查出Ψ+△=10mm
所以Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)
（2）、擴(kuò)孔
刀具直徑do=21mm；刀具幾何參數(shù)同上。
由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時(shí)間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=0.32
倒角刀具15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動(dòng)進(jìn)給。
（3）、倒角
刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動(dòng)進(jìn)給。
檢驗(yàn)機(jī)床功率 按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1.2４
可以查出 當(dāng)σｂ＝160～245HBS
ａｐ≤2.8ｍｍ?。妗?.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw
按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書(shū) 主電機(jī)功率Ｐ＝11ｋｗ
可見(jiàn)Ｐｃ比Ｐ小得多所以機(jī)床功率足夠所用切削用量符合要求
鉆削功率檢驗(yàn)按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.21
當(dāng)ｄｏ＝21 ｍｍ?。妫?.64 ｍｍ
查得轉(zhuǎn)矩Ｍ＝61.8 N.M
《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表由表2.32 得功率公式
ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km
按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書(shū) 主電機(jī)功率Ｐ＝11ｋｗ
可見(jiàn)ＰC比Ｐ小得多，所以機(jī)床功率足夠，所用切削用量符合要
工序Ⅱ 拉花鍵孔
單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵孔時(shí)花鍵拉刀的單面齒
為0.06mm,
拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)
切削工時(shí) t=Zblηk/1000vfzZ
式中： Zb 單面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；
L 拉削表面長(zhǎng)度，80mm；
η 考慮校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.2；
k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 ；
v 拉削速度（m/min）；
fz 拉刀單面齒升；
Z 拉刀同時(shí)工作齒數(shù)，Z=l/p；
P 拉刀齒距。
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同時(shí)工作齒數(shù)z=l/p=80/12≈7
∴其本工時(shí) Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min)
工序Ⅲ 粗銑，精銑B面。
加工要求：粗銑B面，精銑B面，Ra=3.2ｕｍ。
用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量3mm
機(jī)床 ：Ｘ62W
加工工件尺寸：寬度：40mm 長(zhǎng)度：28mm
1. 粗銑
1) 選擇刀具
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1 銑削寬度ae≤5mm時(shí)。直徑為do=50mm 故齒數(shù)Ｚ＝８，由于采用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀
銑刀幾何參數(shù)（表3.2）rn=10°ao=16°
2) 切削用量
留精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根據(jù)表3.5得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量ｆ＝0.5～１mm/r就能滿足要求，但考慮到Ｘ62W功率為7.5kw，機(jī)床為中等系統(tǒng)剛度和Ｘ62W銑床說(shuō)明書(shū) 所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量ｆ＝0.6mm/r
3) 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7、銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.6鑲齒銑刀do=50mm， 刀具壽命 T=120min（表3.8）
4) 決定切削速度Vc、可根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.9確定
Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.0750.1mm/z
Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)
Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選n=160r/min
Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min
選Vf=80mm/min 實(shí)際fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z
5) 機(jī)床功率：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.20 當(dāng) Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系數(shù)：
故Pct＜0.8,
根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床主軸允許的功率為
Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故Pcc＜Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z
6) 基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm
2. 精銑
1）選擇刀具
刀具與上道工步是同一把刀。
2）切削用量
精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度
ae＝0.2mm，ｆ＝0.6
3）決定切削速度Vc、可根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.9確定
ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min
n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選n=210r/min
Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z
4）基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm
工序Ⅳ 銑削8+0.030mm槽。
加工工件尺寸：8+0.030mm , 長(zhǎng)度L=40mm
加工要求：高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀（精密級(jí)K8）加工余量8 用乳化液冷卻
機(jī)床：X62W
1) 選擇刀具：由加工尺寸公差0-0.3 。所以銑刀精度為精密級(jí)K8
銑刀參數(shù)：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15°
ao=12°an=6°Z=16
2) 選擇切削量
由于槽的深度為8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm
由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.3 確定f=0.15-0.3mm/r 現(xiàn)取f=0.3mm/r fz=0.3/16=0.018mm/z
3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中
4) 決定切削速度Vc和每齒進(jìn)給量Vf、由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min
n=1000×Vc/do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min
根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選nc=375r/min
實(shí)際速度Vc=donc/1000=74.2m/min
選Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選選Vf=110mm/min
fzc=110/375×16=0.018mm/z
5) 機(jī)床功率：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.28 公式
圓周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94
由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28
Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N
M=FCdo/2×103=15.9N?M
Pc=FcVc/1000=1.18km 根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)，功率足夠。
6) 基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5
Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm
工序Ⅴ銑寬為180+0.12mm槽
加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬180+0.12mm，長(zhǎng)L=40mm，加工余量23mm
由于此工步的設(shè)計(jì)尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達(dá)到尺寸精度的要求，所以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走，ae=23，ap=10mm，
1) 選擇刀具
銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15°
ao=12°an=6°Z=24
2) 選擇銑削用量
由于槽的寬度為18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm
由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.3 確定f=0.5mm/r 現(xiàn)取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z
3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.7,得最大磨損量為0.5 由表3.8確定刀具壽命：T=100min其中
4）確定切削速度Vc和每齒進(jìn)給量：決定切削速度Vc和每齒進(jìn)給量Vf、由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.27的公式
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv
Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,
Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79
Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min
n=1000×Vc/do=1000×98.6/3.14×100=314r/min
根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選nc=300r/min
實(shí)際速度Vc=donc/1000=94.2m/min
選Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)選選Vf=150mm/min
fzc=150/300×24=0.020mm/z
5）基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.5
Tm=(L+L1+△)?i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+△=20mm i=2(走兩次)
工序Ⅵ 磨18mm槽，
保證尺寸18mm
1) 選擇砂輪。
見(jiàn)《切削手冊(cè)》第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為
GZ46KV6P350×40×127其含義為：磨輪磨料為棕剛玉，為了防止粒度過(guò)小而磨輪堵塞，所以選用為粒度為46#，硬度為軟2級(jí)。 平型砂輪，其尺寸為16×6×40（D×d×H）。
2) 切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速n砂=3000r/min(見(jiàn)機(jī)床說(shuō)明書(shū))，
v砂=2.5m/s
進(jìn)給量f=50mm/min 雙單行程 fr=0.015mm
3) 切削工時(shí)。當(dāng)加工1個(gè)表面時(shí)
Tm=(L+y+△)??i K/50=3.1min
最后，將以上各個(gè)工序切削用、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一起填入機(jī)械加工工藝卡片中，見(jiàn)附后表。
3.6 工藝卡的填寫(xiě)
在擬定工藝路線時(shí)，必須同時(shí)確定各工序所采用的機(jī)床、刀具、輔助設(shè)備及工藝裝備，切削用量的選擇和生產(chǎn)節(jié)拍的符合設(shè)計(jì)。機(jī)床和工裝的選擇應(yīng)盡量做到合理，經(jīng)濟(jì)，使之與被加工零件的生產(chǎn)類型，加工精度和零件的形狀尺寸相適應(yīng)。
一、機(jī)床的選擇
二、刀具的選擇
三、夾具的選擇
四、量具的選擇
五、加工面尺寸的確定
六、毛坯余量及加工余量的確定
（一）、毛坯余量的確定
（二）、加工余量的確定
七、切削用量的確定
3.7 有效功率的計(jì)算
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.20 當(dāng) Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系數(shù)：
故Pct＜0.8,
根據(jù)X62W型銑床說(shuō)明書(shū)，機(jī)床主軸允許的功率為
Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故Pcc＜Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z
4 夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)成本，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
本文僅針對(duì)工序的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4.1 工序夾具的確定
夾具是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門(mén)設(shè)計(jì)的，它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)的限位等作用的。
組合機(jī)床的工作常常是多刀、多面和多工序同時(shí)加工，會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)，因此組合機(jī)床佳句必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力，以保證在整個(gè)加工過(guò)程中工件不產(chǎn)生任何位移。同時(shí)，也不應(yīng)該對(duì)工件產(chǎn)生不容許的變形，組合機(jī)床的夾具是保證加工精度（尺寸精度、幾何精度和位置精度等）的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久的保持精度。此外，組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成的檢查信號(hào)，保證切屑從加工空間自動(dòng)排出，便于觀察和檢查，以及再不從機(jī)床上拆除夾具的情況下，能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整。
在組合機(jī)床上加工時(shí)，必須使被加工零件對(duì)刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對(duì)位置。這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件的重量和夾緊力，有時(shí)還需承受切削力。
定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成，定位支承是指在加工過(guò)程中維持被加工零件的一定位置的元件。輔助支承是僅用作增加被加工零件在加工過(guò)程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支承元件。
由于支承元件直接與被加工零件相接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被加工零件的精度，其設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下問(wèn)題：
合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面，最好使夾緊力的位置對(duì)準(zhǔn)定位支承元件，當(dāng)受工件結(jié)構(gòu)限制不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，也應(yīng)使定位支承元件盡量接近壓緊力的作用線，并應(yīng)使夾壓力的各力中心處于定位支承平面內(nèi)。
提高剛度，減小定位支承系統(tǒng)的變形，應(yīng)力求使定位元件（定位銷）不受力。
提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，一邊長(zhǎng)期保持夾具的定位精度。
可靠的排出定位支承部件的切屑，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系統(tǒng)上，對(duì)保證定位的準(zhǔn)確性和工作可靠性有很大的影響。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上，當(dāng)切屑有可能落在其上，必須采取有效的排屑和清理措施。
夾具體的設(shè)計(jì)：
夾具體是夾具的最大和最復(fù)雜的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安裝定位元件、夾緊元件，對(duì)刀元件和導(dǎo)向元件，及其它的一切元件和機(jī)構(gòu)并通過(guò)它將夾具安裝在機(jī)床上。工件的加工精度與夾具體本身的精度有很大關(guān)系，而且在加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削力，慣性力等及工件的自重作用在夾具體上，都可能影響工件的加工精度。因此，設(shè)計(jì)夾具體應(yīng)考慮以下問(wèn)題：
1) 有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性，特別是位置精度直接影響工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。
2) 夾具體要有足夠的強(qiáng)度和剛度，使夾具體能承受在加工過(guò)程中產(chǎn)生的作用力而不止變形和發(fā)生振動(dòng)。
3) 夾具體的機(jī)構(gòu)要緊湊形狀要簡(jiǎn)單，同時(shí)要有足夠的空間位置，保證夾具的其它元件和機(jī)構(gòu)安裝方便，更換易損元件容易以及裝卸工件方便。
4) 夾具體的結(jié)構(gòu)工藝性要好以便于制造，并注意消除內(nèi)應(yīng)力避免變形。
5) 夾具體的中心要低，安裝在機(jī)床上能穩(wěn)固和安全，為了安裝后得到穩(wěn)定，底面的中部一般都挖空，同時(shí)應(yīng)根據(jù)機(jī)床連接部分的機(jī)構(gòu)形狀來(lái)確定夾具體連接部分的形狀和結(jié)構(gòu)。
6) 在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，夾具體應(yīng)盡量輕，不重要的部位，可以挖空以減輕重量，便于裝卸。
7) 夾具體采用鑄造件，由于鑄造可得到各種復(fù)雜的外形，剛性好還能吸振，但需進(jìn)行時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。
4.2 夾具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算
1）進(jìn)給量：該工序就是通過(guò)一次走刀，完成花鍵槽的拉削加工。由于加工方法的特殊性，刀具選擇的特殊性，被吃刀量暫不用選擇。只要選擇合適的切削速度和進(jìn)給量就可以。根據(jù)機(jī)床剛度和刀具尺寸，此工序需要一次走刀，完成要求的機(jī)械加工要求。加工總深度為Z=76mm?？傋叩洞螖?shù)為1次。
2）切屑速度：
根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵孔時(shí)花鍵拉刀的單面齒為0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)
切削工時(shí) t=Zblηk/1000vfzZ
式中： Zb 單面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)；
L 拉削表面長(zhǎng)度，80mm；
η 考慮校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取1.2；
k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 ；
v 拉削速度（m/min）；
fz 拉刀單面齒升；
Z 拉刀同時(shí)工作齒數(shù)，Z=l/p；
P 拉刀齒距。
P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm
∴拉刀同時(shí)工作齒數(shù)z=l/p=80/12≈7
∴其本工時(shí) Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 。
3）切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：花鍵拉刀。
切削力：由于本工序拉刀由上至下垂直向下拉，切削力方向也是由上向下，只要底面三個(gè)支承釘能夠保證強(qiáng)度，剛度。就能精確加工。保證加工精度。而支承釘能夠保證。所以此處不用算切削力。
由于切削力和夾緊力的方向垂直。平面定位。
Fj=KFL\(H+L)=2.5*250*24/46+24=214N
夾緊力的計(jì)算：由于切削力和夾緊力的方向一致。所以?shī)A緊力定位較小夾緊力來(lái)防止工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.3 夾具裝配
第三道工序，采用精基準(zhǔn)。由毛坯零件圖可知，底面的精度較高，采用D面作為第一定位基準(zhǔn)面，然后以A面為第二基準(zhǔn)面C1面為第三定位面加工。D面限制了3個(gè)自由度，A面限制了2個(gè)自由度，C1面限制了1個(gè)自由度，符合六點(diǎn)定位原理。
4.4 夾具經(jīng)濟(jì)性分析
定位元件的選擇有4條原則：
定位元件要有較高的精度；
定位元件要有較高的耐磨性；
定位元件要有足夠的剛度和硬度；
定位元件要有良好的工藝性。
對(duì)于本工序而言，定位銷可設(shè)計(jì)為固定銷，這樣定位方便穩(wěn)定，裝置不復(fù)雜，直接將定位銷打入孔中即可，當(dāng)定位銷時(shí)間長(zhǎng)了有磨損時(shí)，可以直接換掉即可。
結(jié)論
本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。
通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問(wèn)題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！
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